• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권3호
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• pp.248-254
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• 2015

국내에는 아직 침수선박 구조용 대용량 배수펌프에 대한 기술개발 사례가 없는 상황이다. 현재 침수선박 구조를 위해 농업용 배수펌프가 사용되고 있으나 실효성이 현저히 떨어지며, 낮은 배수량, 이물질 걸림 현상, 겨울철 운전 오작동 등의 문제점이 있다. 따라서 본 논문에서는 해양에서 신속한 침수선박의 구조를 위해 현재 장비가 가지는 문제점을 개선하여 분당 20 톤의 배수량을 가지는 대용량 배수펌프 시스템을 개발하고자 한다. 대용량 배수펌프 시스템은 펌프 배출구를 통해 배출되는 흡입양정 8 m에서 분당 20 톤의 해수를 배출하는 것을 목표로 배수펌프 시스템 설계 및 개발을 수행하였다. 펌프종류는 조선해양 분야에서 액체를 이송하는데 가장 많이 사용되는 원심펌프를 채택하였으며, 요구 시방을 기초로 펌프를 설계하였다. 임펠러 블레이드는 요구 시방과 Stepanoff 설계 상수를 이용하여 임펠러 제원과 블레이드 입출구각을 도출하였고, 설계된 임펠러와 하우징 형상에서 목표 유량 만족 여부를 확인하기 위해 유동해석을 수행하여, 임펠러 회전수에 따른 유량을 검토하였다. 또한 실제 운전 중에 발생할 수 있는 제품에 대한 구조적인 취약성을 판단하기 위해 임펠러 구조해석을 수행하여 안전성을 검토하여, 침수선박 구조를 위한 배수펌프 시스템 개발을 완료하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제45권9호
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• pp.784-793
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• 2017

관측위성에 탑재되는 2축 짐벌식 X-band 안테나는 위성의 자세 및 궤도 운동과는 무관하게 지상국을 지향하여 광학 탑재체로부터 획득한 대용량의 영상정보를 지상으로 송신하는 임무를 수행한다. 하지만, 상기 X-band 안테나는 지상 안테나로 지향을 위한 모터 구동시 미소진동을 유발하며, 이와 같은 미소진동은 고해상도 관측위성의 영상품질을 저하시키는 주된 요인으로 작용한다. 따라서 관측위성의 임무수행동안 목적하는 영상정보 획득을 위하여, 안테나의 모터 구동에 따라 수반되는 미소진동 절연이 요구된다. 본 논문에서는 상기 안테나의 미소진동 문제를 극복하기 위해 2축 짐벌식 X-band 안테나의 방위각 단에 장착되는 초탄성 SMA 블레이드 기어를 제안하였다. 본 논문에서 제안한 SMA블레이드 기어의 차세대중형위성 X-band 안테나 적용 가능성 검토를 위해 회전방향 정하중시험을 통해 기본특성을 확인하였으며, 가속수명시험 및 온도특성시험을 수행하였다. 또한 미소 진동측정시험을 수행하여 상기 SMA 기어의 미소진동 절연성능 및 기어의 설계 유효성을 입증하였다.

• 분석과학
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• 제21권2호
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• pp.148-157
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• 2008

$1,000^{\circ}C$ 이상의 고온에서 수천~수만 rpm으로 작동하는 가스터빈 부품의 수명을 예측하기 위하여 크립파단 실험으로 얻어진 Larson-Miller 크립곡선을 활용하고 있다. 이 방법은 고온에서 시편에 하중을 주어 파단수명을 구하여 크립 파단수명을 온도와 하중의 함수로 나타낸 실험결과 곡선이다. 파손적 실험으로서 오차가 수십배를 상회하여 수명예측이 정확하지 않다. 반면에 본 연구에서는 비 파손적일 뿐 아니라 더 정확한 수명예측이 가능한 방법을 소개하고자 한다. 즉, $1,280^{\circ}C$에서 22,000시간(6,000 기동) 사용되어 폐기된 보령 가스터빈 제1단 단결정 블레이드(버켓)에 국부적으로 polishing한 후, 부식시킨 다음 replica를 떤다. 이 replica에 붙은 석출물들은 TEM과 SEM 사진으로 구하여 디지털 이미지하여 크기가 측정된다. 블레이드가 사용 전에 $0.45{\mu}m$ 크기에서 사용 후, $0.6{\mu}m$로 성장하였으나, 추가적으로 약 만여 시간 더 사용할 수 있으며 열처리를 추가하면 이만여 시간 더 사용할 수 있음을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권3호
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• pp.161-169
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• 2017

터빈 블레이드의 내부냉각 설계 강화를 위해 설치된 경사요철과 가이드 베인에 대한 연구를 진행하였다. 채널의 입구로 들어오는 공기와 요철이 만나는 각도를 기준으로, 서로 상반된 두 가지 요철배열을 전연면과 후연면에 평행하게 배치하였다. 채널의 종횡비(AR)는 5:1이고, 요철의 각도는 $60^{\circ}$, 요철의 높이와 요철간 간격 비($e/D_h$)는 0.075이다. 레이놀즈 수는 10,000으로 고정하였다. 요철배열에 따른 2차 유동과 딘 와류의 상호작용이 곡관부와 전체 채널의 열전달 결과와 유동특성에 어떠한 영향을 미치는지 확인할 수 있었다. 결론적으로 첫 번째 유로의 요철배열이 팁 면의 열전달 분포에 지배적인 요인이며, 곡관부에서 유동의 분포에도 영향을 미쳤다. 또한 U자 형상 가이드 베인을 사용하였을 때 모든 요철에서 팁 면의 열전달 값이 상승하였으며, 특히 공기와 요철의 충돌각도가 양의각도일 때 가장 높은 냉각성능계수를 보였다.

• 한국융합학회논문지
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• 제11권10호
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• pp.237-241
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• 2020

본 연구에서는 실제형상과 같은 회전날개들을 가진 세 개의 세탁기의 모델들에 대하여 유동해석을 하였다. 회전날개의 좌측, 우측 및 바닥 평면들에 대한 압력 및 속도들에서는, 전반적으로 Model C가 유동에 대한 압력이 가장 크게 나와서 Model A에 비하여 2배 이상 나타났고, Model B와 Model A순으로 되었다. Model A, B 및 C의 회전 블레이드 측면에서의 유동의 유선속도들을 보면, 전반적으로 Model C가 유동에 대한 속도가 가장 크게 나와서 Model A에 비하여 1.7배 가량 나타났고, Model B와 Model A순으로 되었다. 회전날개의 갯수가 많다고 해서 유동상태가 양호하다기 보다 Model C와 같이 Model A나 Model B에 비하여 날개의 개수가 적지만 날개의 하부 두께가 더 두꺼운 경우가 유동 압력 및 유동 속도가 커서 세탁성능을 향상시켜 준다는 것을 알 수 있다. 또한 본 연구가 실제적으로 세탁기 회전날개의 내구성이 있는 효율적인 설계와 그 회전 날개의 미적인 융합에 적합하여 보인다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권6호
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• pp.429-439
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• 2013

본 연구에서는 로터 성능 해석을 위한 로터 성능 해석자를 개발하고 이를 사용하여 방풍 구조물 내부의 로터 성능 해석을 수행하였다. 로터 성능 해석자는 깃요소 이론 기반의 actuator disk model을 사용한 해석자를 사용하였다. 또한, 주변의 구조물로 인한 로터 하중의 비대칭성을 고려하기 위해 깃요소 이론에서 블레이드의 flapping 운동에 대한 해석을 수행하여 유효받음각 계산에 적용하였다. 개발된 해석자를 사용하여 바닥면과 벽면에 의한 로터 성능 변화에 관한 연구와 비교 검증을 수행하였다. 방풍 구조물 형상에 따른 로터 성능 해석을 통해 방풍 구조물에 의한 로터 성능 감소 현상을 확인하였다. 이를 통해 방풍 구조물이 없는 경우 대비 95% 이상의 로터 성능 비를 가지는 방풍 구조물의 유출입덕트 면적을 제안하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권10호
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• pp.685-691
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• 2017

증기 질량 유량의 변화에 따른 증기 터빈 노즐 단의 등엔트로피 노즐 효율을 계산하였다. 증기상태에 관한 압축성 Navier-Stokes 방정식을 기반으로 삼차원 수치해석 모델이 개발되었다. 두 가지의 삼차원 노즐 형상으로 압력, 온도, 속도, 마하수, 그리고 Markov 에너지 손실 계수가 계산되었다. 노즐 블레이드의 두께가 15mm에서 45mm로 증가함에 따라 최대 효율의 질량 유량은 0.9kg/s에서 1.6kg/s로 증가하였으며 최대 등엔트로피 효율은 각각 96.66%, 97.32%로 계산되었다. 질량 유량에 따른 등엔트로피 노즐 효율과 Markov 에너지 손실 계수를 계산하여 Markov 에너지 손실 계수와 등엔트로피 노즐 효율이 선형적 반비례 관계가 있음을 규명하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제29권2호
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• pp.130-136
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• 2009

터빈은 원자력발전소의 주요기기로서 고온 고압하에서 고속회전으로 인해 신뢰성 있는 검사가 요구된다. 터빈의 가동중검사의 경우 블레이드가 조립된 상태에서 검사가 수행되며 구조적 복잡성으로 인하여 탐촉자의 접근이 제한되며, 신호 해석이 매우 어렵다. 본 연구에서는 신뢰성 높은 신호해석을 위하여 실제 터빈과 크기 및 형상이 동일한 mock-up을 제작하였다. 터빈의 key와 내표면부의 결함탐상을 위해 pulse-echo 및 TOFD 기법을 개발하였고, dovetail 검사를 위하여 위상배열 초음파탐상기법을 개발하였다. 개발된 기법들을 가동중 터빈 검사에 효율적으로 적용하기 위해 자동화 검사 scanner를 제작하였으며, 현장적용을 통하여 신뢰성을 검증하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권10호
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• pp.859-867
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• 2007

본 논문의 목적은 다중로터의 공력특성 해석이 가능한 수치해석 기법을 개발하고 검증하는 것이다. 이를 위해 기 개발된 시간 전진 자유후류 모델이 고려된 비정상 용출 및 중첩 패널 코드에 table look-up 방식을 추가하여 로터 동력의 예측이 가능하도록 하였다. 또한, look-up table을 다양한 레이놀즈수 영역에서 적용하기 위해서 레이놀즈수 보정법을 사용하였다. 계산 결과는 동축 반전로터와 탠덤로터의 실험 결과를 이용하여 검증하였다. 동축 반전로터 검증에서 본 연구에서와 같이 블레이드의 두께효과가 고려되어 해석될 경우 실험치와 더 가까운 결과를 얻음을 확인하였다. 탠덤형 로터 검증 시 특정한 간격에서 와류 상호작용에 의한 와류 불안정성이 존재하였다. 이 경우 후류의 불안정성은 단일로터의 후류를 각 로터의 초기 후류형상으로 이용하는 방법을 통해 제거할 수 있었다. 검증된 코드를 이용하여 로터 간격에 따른 공력성능의 차이를 운동량 이론과 비교하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권2호
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• pp.143-148
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• 2007

액체 추진 로켓을 구동하는 충동형 터빈은 크기가 작고 가벼워야 하며 큰 출력을 발생시켜야 한다. 충동형 터빈은 초음속 조건에서 작동되기 때문에 유동 특성이 매우 복잡하여 성능 예측은 주로 수치해석에 의존해 왔다. 그러나 신뢰성을 확보하기 위하여는 해석결과를 실험으로 검증하는 과정이 필요하다. 본 연구에서는 설계에 사용되는 주요 변수들의 영향을 확인하기 위하여 회전하는 3차원 축류 터빈을 2차원 형상으로 모사하여 실험하였다. 먼저 노즐 출구에서의 마하수를 측정하였으며, 이론적인 노즐 추력식을 유도하여 터빈 블레이드에 작용하는 깃하중을 계산하였고 측정된 결과와 비교하였다. 또한 추력 계수를 구하고 이를 통해 터빈 출력을 예측하여 설계 요구 조건의 타당성을 확인하였다